PEMBUATAN ALAT PRAKTIKUM PERAWATAN
KOMPRESOR TORAK GANDA
PROYEK AKHIR
Diajukan untuk memenuhi persyaratan guna memperoleh gelar Ahli Madya (A.Md)
Program Studi DIII Teknik Mesin
Disusun oleh: MASYKUN ARIFIN
I 8107020
PROGRAM DIPLOMA III MESIN PRODUKSI FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SEBELAS MARET SURAKARTA
HALAMAN PERSETUJUAN
PEMBUATAN ALAT PRAKTIKUM PERAWATAN
KOMPRESOR TORAK GANDA
Disusun Oleh : MASYKUN ARIFIN
I 8107020
Proyek Akhir ini telah disetujui untuk diajukan dihadapan Tim Penguji Tugas Akhir Program Studi D-III Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Sebelas
Maret Surakarta
Pembimbing I Pembimbing II
Eko Prasetya Budiana, ST, MT NIP. 19710926 1999031 002
Eko Surojo, ST, MT NIP. 19690411 200003 1 008
HALAMAN PENGESAHAN
PEMBUATAN ALAT PRAKTIKUM
KOMPRESOR TORAK GANDA
Disusun oleh : Masykun Arifin
I 8107021
Telah dipertahankan dihadapan Tim Penguji Pendadaran Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret pada :
Hari : Selasa
Tanggal : 10 Agustus 2010
Tim Penguji :
1. Eko Prasetya Budiana, ST. MT.
NIP. 19710926 199903 1 002 (...) 2. Eko Surojo, ST. MT. NIP. 19690411 200003 1 008 (...) 3. Syamsul Hadi, ST. MT. NIP. 19710915 199802 1 002 (...) 4. Teguh Triyono, ST NIP. 19710430 199802 1 001 (...) Mengetahui,
Ketua Program D3 Teknik Mesin Fakultas Teknik UNS
Zainal Arifin, ST., MT. NIP. 197303082000031001
Disahkan,
Koordinator Proyek Akhir Fakultas Teknik
Jaka Sulistya Budi , ST NIP. 196710191999031001
MOTTO
“Ketahuilah bahwa kemenangan akan datang bersama kesabaran, jalan keluar datang bersama kesulitan, dan kemudahan ada bersama kesulitan”
”Apa yang kita cita-citakan tidak akan terwujud tanpa disertai tekad dan usaha yang keras”
”Tidak ada suatu rencana tidak dapat terwujud kala kita punya keyakinan dan mengubah cara pandang kita semua itu dapat terwujud karena tekad semangat dan
PERSEMBAHAN
Sebuah hasil karya yang kami buat demi menggapai sebuah cita-cita, yang ingin ku-persembahkan kepada:
v Allah SWT, karena dengan rahmad serta hidayah-Nya saya dapat melaksanakan `Tugas Akhir’ dengan baik serta dapat menyelesaikan laporan ini dengan lancar
v Orang Tua beserta keluaga yang telah memberi dorongan moril maupun materil serta semangat yang tinggi sehingga saya dapat menyelesaikan tugas akhir ini.
v Dosen pembimbing Tugas Akhir dan para Dosen teknik mesin.
ABSTRAK
Masykun Arifin, I8107020, Pembuatan Alat Praktikum Perawatan Kompresor Torak Ganda, Proyek Akhir, Program Studi Diploma III Mesin Produksi, Fakultas Teknik, Universitas Sebelas Maret Surakarta.
Alat praktikum perawatan kompresor adalah salah satu perlengkapan yang dibutuhkan dalam laboratorium perawatan dasar di Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret. Untuk memenuhi mata kuliah proyek akhir, sekaligus menyempurnakan laboratorium perawatan dasar, merupakan faktor yang mendorong untuk merancang dan membuat alat praktikum perawatan kompresor beserta modul tentang perawatan, pembongkaran, dan pemasangan.
Alat ini memiliki bagian utama yaitu kompresor, motor listrik, reservoir/tabung. Untuk mentransmisikan daya dari motor menuju ke kompresor digunakan, pulley dan V-belt. Proses pembuatannya melalui beberapa tahapan yaitu pemotongan, pengelasan, pelubangan, perakitan komponen dan pengecatan.
Dari hasil pembuatan alat praktikum perawatan kompresor didapatkan rangka atau meja alat dengan ukuran panjang 1000 mm, lebar 550 mm, tinggi 700 mm, indikator tegangan dan arus yang masuk ke motor listrik, mekanisme pengencangan sabuk serta modul praktikum.
DAFTAR ISI
HALAMAN JUDUL... i
HALAMAN PERSETUJUAN...ii
HALAMAN PENGESAHAN... iii
HALAMAN MOTTO... iv
PERSEMBAHAN... v
ABSTRAKSI... vi
KATA PENGANTAR...vii
DAFTAR ISI...vii
DAFTAR GAMBAR... xi
DAFTAR TABEL... xiv
DAFTAR NOTASI... xv BAB 1 PENDAHULUAN... 1 1.1...La tar Belakang ... 1 1.2...Pe rumusan Masalah ... 2 1.3...Tu juan Tugas Akhir ... 2
1.4...M anfaat Tugas Akhir ... 2
1.5...Ke
rangka Pemikiran ... 3
1.6...W aktu Pelaksanan ... 5
BAB II DASAR TEORI... 6
2.1. Pengertian Kompresor ... 6
2.2. Jenis-jenis Kompresor ... 7
2.2.1. Klasifikasi kompresor tergantung metode kompresi... 8
2.2.2. Klasifikasi menurut bentuk ... 8
2.2.3. Klasifikasi menurut kecepatan putar ... 8
2.2.4. Klasifikasi menurut gas refrigerant ... 8
2.2.5. Klasifikasi menurut konstruksi... 8
2.3. Kompresor Torak Jenis-V... 9
2.3.1. Langkah hisap ... 9 2.3.2. Langkah kompresi ... 10 2.3.3. Langkah keluar ... 10 2.4. Statika ... 16 2.4.1. Gaya luar ... 16 2.4.2. Gaya dalam... 17 2.4.3. Tumpuan... 20
2.4.4. Diagram gaya dalam... 21
2.5. Pulley dan Sabuk ... 23
2.5.2. Perhitungan panjang sabuk... 25
2.5.3. Sudut singgung sabuk dan puli... 25
2.5.4. Sudut kontak puli ... 25
2.5.5. Kecepatan linear sabuk... 26
2.5.6. Massa sabuk per meter ... 26
2.5.7. Gaya sentrifugal ... 26
2.5.8. Besarnya tegangan yang bekerja pada sabuk V ... 27
2.5.9. Daya yang ditransmisikan oleh sabuk ... 27
2.6. Proses Pengelasan ... 28
2.6.1. Sambungan las... 29
2.6.2. Memilih besarnya arus ... 30
2.6.3. Rumus yang digunakan dalam perhitungan las ... 31
2.7. Pemilihan Mur dan Baut ... 32
2.8. Proses Pemesinan... 33
2.8.1. Mesin frais... 33
BAB III ANALISA PERHITUNGAN... 36
3.1. Prinsip Kerja... 36
3.2. Perhitungan dan Analisa Gaya ... 37
3.2.1. Perhitungan gaya yang terjadi akibat kekencangan sabuk..37
3.2.2. Perhitugan kekuatan rangka ... 41
3.2.3. Perhitungan kekuatan sambungan las ... 48
BAB IV PROSES PRODUKSI... 53
4.1. Langkah Pengerjaan ... 53
4.1.1. Membuat rangka ... 53
4.1.2. Proses perakitan ... 55
4.2. Biaya Pembelian Komponen Alat ... 58
4.3. Waktu Pemesinan ... 60
4.3.1. Pembuatan alur pada landasan motor ... 60
4.3.2. Pembuatan alur pada landasan bawah... 61
BAB V PENUTUP... 64
5.1. Kesimpulan ... 64
5.2. Saran ... 64
DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN
DAFTAR NOTASI
A = Luas penampang (mm2), pendekatan jarak mata pisau dengan sisi benda kerja (mm)
a = Luas penampang sabuk (m²)
b = Lebar rongga hollow (mm)
D = Diameter puli (m), diameter pisau potong (mm) d = Tebal benda kerja yang terpotong (mm)
e = Jarak las dengan beban (mm)
F = Gaya (N)
f = Pemakanan (m/menit)
ft = Pemakanan per gigi (mm)
Iz = Momen inersia irisan balok terhadap sumbu netral (m4) L = Panjang sabuk (m), panjang sabuk (1 m)
l = Lebar luar hollow (mm)
M = Momen lentur pada penampang yang dituju (Nm) m = Massa sabuk per meter (kg/m)
N = Gaya normal (kg), kecepatan putar (rpm) n = Jumlah gigi pada pisau potong
P = Tekanan (N/mm2), gaya geser (kg) r = Jari-jari puli (m)
SF = Safety Faktor
s = Lebar rigi las (mm)
T = Tegangan pada sabuk (N)
Tc = Gaya sentrifugal (N) t = Tebal rigi las (mm)
V = Kecepatan keliling sabuk ( m/s ), kecepatan potong (m/menit)
x = Jarak sumbu poros (m)
y = jarak sumbu netral ke titik tempat tegangan yang dituju (m Z = Section modulus (mm³)
t = tegangan geser (kg/m2 ) s = tegangan tarik (kg/cm2
)
Tegangan tarik yang boleh terjadi pada setiap baut (N/mm²) =
y s
Tegangan lentur (N/m² = Pa) σb = Tegangan bending (N/mm2) q = Sudut kontak puli ( ˚ )
ρ = Massa jenis sabuk (kg/m³)
π = Koefisien geser antara sabuk dan puli β = Sudut alur puli/sabuk (°)
BAB I PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
D3 Teknik Mesin Produksi adalah salah satu program studi di Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret. Program D3 Teknik Mesin Produksi ditempuh selama 6 semester yang terbagi menjadi 113 sks. Selama menumpuh 113 sks tersebut, mahasiswa dihadapkan pada 53 mata kuliah yang salah satu diantaranya adalah pratikum perawatan dasar.
Berdasarkan peninjauan di laboratorium praktikum perawatan dasar, alat-alat paktikum yang tersedia belum terorganisir dan tersusun secara rapi dan belum dilengkapi dengan manual book serta modul praktikum secara jelas dan benar.
Kompresor adalah salah satu perlengkapan yang dibutuhkan dalam laboratorium perawatan dasar di Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret. Untuk memenuhi mata kuliah proyek akhir, sekaligus menyempurnakan
laboratorium perawatan dasar, merupakan faktor yang mendorong untuk merancang dan membuat alat praktikum perawatan kompresor beserta modul tentang perawatan, pembongkaran, dan pemasangan.
1.2 Perumusan Masalah
Bagaimana cara merancang dan merakit alat praktikum perawatan dasar kompresor dengan penggerak motor listrk yang sederhana, praktis dan efisien.
1.3 Tujuan Tugas Akhir
Tujuan dari tugas akhir ini adalah menyadiakan alat praktikum perawatan kompresor yang sederhana, praktis, dan efisien guna menunjang kelengkapan alat pada mata kuliah praktikum perawatan dasar.
1.4 Manfaat Tugas Akhir
Tugas akhir ini mempunyai manfaat sebagai berikut: 1. Secara Teoritis
Mahasiswa dapat memperoleh pengetahuan dan pengalaman dalam perancangan serta pembuatan peralatan praktikum.
2. Secara Praktis
Mahasiswa dapat menerapkan ilmu yang sudah diperoleh selama masa perkuliahan dan melatih keterampilan dalam bidang perancangan, pengelasan dan permesinan.
1.5 Kerangka Pemikiran
1. Langkah-langkah dalam pembuatan alat praktikum perawatan kompresor
torak ganda ( + modul praktikum )
Tahap I : Mulai
Tahap II : Membuat proposal
Tahap III : Mencari data
Tahap IV : Membuat rancangan gambar sket
Tahap V : Membuat perhitungan
Tahap VI : Membuat gambar alat
Tahap VII : Membuat alat
Tahap VIII : Pengujian alat
2. Metode Pelaksanaan
Membuat proposal
Membuat desain
Membuat gambar alat Mencari data Menentukan material Membuat komponen Membeli komponen Perakitan Pengujian alat Mulai
1.6 Waktu dan Pelaksanaan
Proyek akhir ini diperkirakan selesai dalam waktu enam bulan, dilaksanakan dibengkel swasta dan bengkel Fakultas Teknik UNS.
Jadwal Pelaksanaan
No Jenis Kegiatan Februari Maret April Mei Juni Juli Agust
1 Mulai Pengerjaan
2
Membuat Proposal
3 Mencari Data
4 Membuat desain
5 Membuat gambar alat
6 Menentukan material 7 Membeli komponen 8 Membuat komponen 9 Perakitan 10 Pengujian alat 11 Pembuatan laporan Pembuatan laporan Selesai
Tabel 1.1 Jadwal pelaksanaan tugas akhir
BAB II DASAR TEORI
2.1. Pengertian Kompresor
Kompresor adalah pesawat / mesin yang berfungsi untuk memampatkan atau menaikkan tekanan udara atau fluida gas atau memindahkan fluida gas dari suatu tekanan statis rendah ke suatu keadaan tekanan statis yang lebih tinggi.
Udara atau fluida gas yang dihisap kompresor biasanya adalah udara / fluida gas dari atmosfer walaupun banyak pula yang menghisap udara / fluida gas spesifik dan bertekanan lebih tinggi dari atmosfer, dalam hal ini kompresor berfungsi sebagai penguat atau booster. Kompresor ada pula yang menghisap udara / fluida gas yang bertekanan lebih rendah daripada tekanan atmosfer yang biasa disebut pompa vakum.
Pemampatan fluida gas dapat dijelaskan dengan hukum Pascal yaitu tekanan yang dikenakan pada satu bagian fluida dalam wadah tertutup akan diteruskan ke segala arah sama besar.
F
F
Gambar 2.1 Kompresi fluida
Sesuai dengan gambar 2.1 di atas dimana fluida ditempatkan dalam silinder dengan luas penampang A dan panjang langkahnya l dan dikompresi dengan gaya F melalui sebuah piston, sehingga tekanan fluida di dalam silinder adalah :
A F
P= ...(2.1) Tekanan ini akan diteruskan ke semua titik dalam silinder dengan sama besar.
2.2. Jenis-Jenis Kompresor
Kompresor terdapat dalam berbagai jenis dan model tergantung pada volume dan tekanannya. Kompresor dapat dibagi dalam dua jenis utama,yaitu kompresor positif, dimana gas dihisap masuk kedalam silinder dikompresikan; dan kompresor nonpositif, dimana gas yang dihisap masuk
kedalam dipercepat alirannya oleh sebuah impeller yang kemudian mengubah enrgi kinetik untuk menaikkan tekanan
2.2.1. Klasifikasi kompresor tergantung metode kompresi
1. Kompresor torak, bolak- balik ( metode kompresi positif ) 2. Kompresor torak tingkat ganda ( metode kompresi positif ) 3. Kompresor putar ( metode kompresi positif )
4. Kompresor sekrup ( metode kompresi positif )
5. Kompresor centrifugal satu tingkat (metode kompresi centrifugal)
6. Kompresor centrifugal tingkat ganda (metode kompresi
centrifugal)
2.2.2. Klasifikasi menurut bentuk 1. Jenis vertikal
2. Jenis horizontal
3. Jenis silinder banyak ( jenis –V, jenis –W, jenis –VV ) 2.2.3. Klasifikasi menurut kecepatan putar
1. Jenis kecepatan tinggi 2. Jenis kecepatan rendah
2.2.4. Klasifikasi menurut gas refrigeran
1. Kompresor ammonia
2. Kmpresor Freon
3. Kompresor CO2
2.2.5. Klasifikasi menurut konstruksi 1. Jenis terbuka
2. Jenis hermatik 3. Jenis semi hermatik
Berikut ini akan diberikan penjelasan secara khusus tentang kompresor torak jenis –V yang banyak digunakan pada waktu ini.
2.3. Kompresor Torak Jenis –V
Dalam modul ini hanya akan dibahas khusus konstruksi kompresor torak, karena pada umumnya kompresor udara yang digunakan pada bidang kerja otomotif skala menengah kecil adalah kompresor torak
Kompresor torak atau kompresor bolak-balik pada dasarnya adalah merubah gerakan putar dari penggerak mula menjadi gerak bolak-balik torak / piston. Gerakan ini diperoleh dengan menggunakan poros engkol dan batang penggerak yang menghasilkan gerak bolak-balik pada torak.
Gerakan torak akan menghisap udara ke dalam silinder dan memampatkannya. Langkah kerja kompresor torak hampir sama dengan konsep kerja motor torak yaitu:
2.3.1. Langkah hisap
Langkah isap adalah bila poros engkol berputar searah putaran jarum jam, torak bergerak dari titik mati atas (TMA) ke titik mati bawah (TMB). Tekanan negatif terjadi pada ruangan di dalam silinder yang ditinggalkan torak sehingga katup isap terbuka oleh perbedaaan tekanan dan udara terisap masuk ke silinder.
2.3.2. Langkah kompresi
Langkah kompresi terjadi saat torak bergerak dari TMB ke TMA, katup isap dan katup buang tertutup sehingga udara dimampatkan dalam silinder.
2.3.3. Langkah keluar
Bila torak meneruskan gerakannya ke TMA, tekanan di dalam silinder akan naik sehingga katup keluar akan terbuka oleh tekanan udara sehingga udara akan keluar.
Profil detail konstruksi kompresor torak kerja tunggal dicontohkan pada gambar berikut :
Gambar 2.3 Kompresor torak kerja tunggal jenis –V
Beberapa bagian dari konstruksi kompresor udara jenis torak / piston antara lain meliputi silinder, kepela silinder, torak/piston, batang torak, poros engkol, katup-katup, kotak engkol dan alat-alat bantu. Berikut ini akan diuraikan beberapa bagian utama dari kompresor torak.
1. Silinder dan Kepala Silinder
Silinder mempunyai bentuk silindris dan merupakan bejana kedap udara dimana torak bergerak bolak-balik untuk mengisap dan memampatkan udara.
Silinder harus kuat menahan beban tekanan yang ada. Silinder untuk tekanan kurang dari 50 kgf/cm2 (4,9 Mpa) pada umunya menggunakan besi cor sebagai bahan silindernya. Bagian dalam silinder diperhalus sebab cincin torak akan meluncur pada permukaan dalam silinder. Dinding bagian luar silinder diberi
sirip-sirip untuk memperluas permukaan sehingga lebih cepat / kuat memancarkan panas yang timbul dari proses kompresi di dalam silinder. Kompresor dengan pendingin air diperlengkapi dengan selubung air di dinding luar silinder.
Kepala silinder terbagi menjadi dua bagian, satu bagian sisi isap dan satu bagian sisi tekan. Sisi isap dilengkapi dengan katup isap dan sisi tekan dilengkapi dengan katup tekan.
2. Torak dan Cincin Torak
Torak merupakan komponen yang betugas untuk
melakukan kompresi terhadap udara/ gas, sehingga torak harus kuat menahan tekanan dan panas. Torak juga harus dibuat seringan mungkin untuk mengurangi gaya inersia dan getaran.
Cincin torak dipasangkan pada alur-alur torak dan berfungsi sebagai perapat antara torak dan dinding silinder. Jumlah cincin torak bervariasi tergantung perbedaan tekanan sisi atas dan sisi bawah torak. Pemakaian 2 sampai 4 cincin torak biasanya dipakai pada kompresor dengan tekanan kurang dari 10 kgf/cm2.
Pada kompresor tegak dengan pelumasan minyak, pada torak dipasangkan sebuah cincin pengikis minyak yang dipasang pada alur terbawah. Sedangkan pada kompresor tanpa pelumasan, cincin torak dibuat dari bahan yang spesifik yaitu karbon atau teflon.
Gambar 2.4 Konstruksi torak kompresor
3. Katup – katup
Katup-katup pada kompresor membuka dan menutup secara otomatis tanpa mekanisme penggerak katup. Pembukaan dan penutupan katup tergantung dari perbedaan tekanan yang terjadi antara bagian dalam dan bagian luar silinder.
Jenis-jenis katup yang biasa digunakan adalah jenis katup pita, katup cincin, katup kanal dan katup kepak.
Gambar 2.6 Konstruksi katup cincin
Gambar 2.7 Konstruksi katup kanal
4. Poros Engkol Dan Batang Torak
Poros engkol dan batang torak mempunyai fungsi utama untuk mengubah gerakan putar menjadi gerak bolak-balik. Secara konstruksi, poros engkol dan batang torak kompresor hampir sama dengan yang terdapat pada motor bakar. Ujung poros engkol berhubungan dengan transmisi daya dari sumber penggerak. Poros engkol dan batang torak biasa terbuat dari baja tempa.
5. Kotak Engkol
Kotak engkol adalah sebagai blok mesinnya kompresor yang berfungsi sebagai dudukan bantalan engkol yang bekerja menahan beban inersia dari masa yang bergerak bolak-balik serta gaya pada torak. Pada kompresor dengan pelumasan minyak
kotak engkol sekaligus sebagai tempat/ bak penampung minyak pelumas.
6. Pengatur Kapasitas
Volume udara yang dihasilkan kompresor harus sesuai dengan kebutuhan. Jika kompresor terus bekerja maka tekanan dan volume udara akan terus meningkat melebihi kebutuhan dan berbahaya terhadap peralatan. Untuk mengatur batas volume dan tekanan yang dihasilkan kompresor digunakan alat yang biasa disebut pembebas beban (unloader).Pembebas beban dapat digolongkan menurut azas kerjanya yaitu : pembebas beban katup isap, pembebas beban celah katup, pembebas beban trotel isap dan pembebas beban dengan pemutus otomatis. Pembebas beban yang difungsikan untuk memperingan beban pada waktu kompresor distart agar penggerak mula dapat berjalan lancar dinamakan pembebas beban awal.
2.4. Statika
Statika adalah ilmu yang mempelajari tentang statika dari suatu beban terhadap gaya-gaya dan juga beban yang mungkin ada pada bahan tersebut. Dalam ilmu statika keberadaan gaya-gaya yang mempengaruhi sistem menjadi suatu obyek tinjauan utama. Sedangkan dalam perhitungan
kekuatan rangka, gaya-gaya yang diperhitungkan adalah gaya luar dan gaya dalam.
2.4.1. Gaya luar
Gaya luar adalah gaya yang diakibatkan oleh beban berasal dari luar system yang pada umumnya menciptakan kestabilan konstruksi. Gaya luar dapat berupa gaya vertikal, horizontal dan momen puntir. Pada persamaan statis tertentu untuk menghitung besarnya gaya yang bekerja harus memenuhi syarat dari kesetimbangan :
ΣFx = 0 ... (2.2)
ΣFy = 0 ... (2.3)
ΣM = 0... (2.4)
2.4.2. Gaya dalam
Gaya dalam adalah gaya yang bekerja di dalam konstruksi sebagai reaksi terhadap gaya luar.
Gaya dalam dapat dibedakan menjadi :
1. Gaya normal (Normal force) adalah gaya yang bekerja sejajar sumbu batang.
Gambar 2.9 Tanda gaya normal Perjanjian tanda :
N (-) jika sebagai gaya desak N (+) jika sebagai gaya tarik Rumus tegangan normal:
÷ ø ö ç è æ = 2 cm kg A N s ... (2.5) Dimana: s= Tegangan tarik (kg/cm2 ) N = Gaya normal (kg) A = Luas penampang (cm2)
2. Gaya lintang / geser (shearing force) adalah gaya yeng bekerja tegak lurus sumbu batang.
Gaya geser (+) berputar searah .
Jarum jam
Gaya geser (-) berputar
berlawanan jarum jam
Gambar 2.10 Tanda untuk gaya geser
÷ ø ö ç è æ = 2 m kg A P t ...(2.6) Dimana: t = Tegangan geser (kg/m2 ) P = Gaya geser (kg) A = Luas penampang (m2) 3. Momen lentur ( bending momen)
Momen positif ( + )
Momen negatif ( - )
Gambar 2.11 Tanda untuk momen lentur .
Momen lenturan positif cenderung terlihat cekung
Momen lenturan negatif cenderung terlihat cembung
Mencari lenturan maksimum:
( )
Nm I y M z x y . = s ... (2.7) Keterangan : = y sTegangan lentur (N/m² = Pa)
y = Jarak sumbu netral ke titik tempat tegangan yang dituju (m) M = Momen lentur pada penampang yang dituju (Nm)
Iz = Momen inersia irisan balok terhadap sumbu netral (m4)
2.4.3. Tumpuan 1. Tumpuan Rol
Tumpuan ini dapat menahan gaya pada arah tegak lurus penumpu.
Gambar 2.12 Tumpuan rol 2. Tumpuan Sendi
Tumpuan ini dapat menahan gaya dalam segala arah yang tegak lurus terhadap sumbu sendinya.
3. Tumpuan Jepit
Tumpuan ini dapat menahan gaya dalam segala arah yang tegak lurus dengan sumbu jepitnya dan dapat menahan momen.
Gambar 2.14 Tumpuan jepit 2.4.4. Diagram gaya dalam
1. Definisi
Diagram gaya dalam adalah diagram yang menggambarkan besarnya gaya dalam yang terjadi pada suatu konstruksi.
2. Macam-Macam Diagram Gaya Dalam
a. Diagram Gaya Normal / Normal Force Diagram ( NFD )
Diagram yang menggambarkan besarnya gaya normal yang terjadi pada suatu konstruksi.
b. Diagram Gaya Geser / Shearing Force Diagram ( SFD )
Diagram yang menggambarkan besarnya gaya geser yang terjadi pada suatu konstruksi.
c. Diagram Momen Lentur / Bending Moment Diagram ( BMD )
Diagram yang menggambarkan besarnya momen lentur yang terjadi pada suatu konstruksi.
3. Aturan Pembuatan NFD, SFD dan BMD
a. Beban Terpusat
Gambar 2.15 Tumpuan sederhana beban terpusat
1) Diagram gaya normal ( NFD )
Gambar 2.16 Diagram gaya normal beban terpusat 2) Diagram gaya geser ( SFD ) berbentuk horisontal
Gambar 2.17 Diagram gaya geser beban terpusat 3) Diagram momen lentur ( BMD ) berbentuk linier miring
Gambar 2.18 Diagram momen lentur beban terpusat b. Beban Merata
Gambar 2.19 Tumpuan sederhana beban merata 1) Diagram gaya normal ( NFD )
Gambar 2.20 Diagram gaya normal beban merata 2) Diagram gaya geser ( SFD ) nernentuk linier miring
3) Diagram momen lentur ( BMD ) berbentuk parabola
Gambar 2.22 Diagram momen lentur beban merata 2.5. Pulley dan Sabuk
Puli merupakan salah satu elemen dalam mesin yang mereduksi putaran dari motor menuju kompresor, ini juga berfungsi sebagai kopling putaran motor dengan kompresor. Puli dapat terbuat dari besi cor, baja cor, baja pres, atau aluminium (Khurmi dan Gupta, 2002) .
Sabuk berfungsi sebagai alat yang meneruskan daya dari satu poros ke poros yang lain melalui dua puli dengan kecepatan rotasi sama maupun berbeda. Tipe sabuk antara lain: sabuk flat, sabuk V, dan sabuk circular. Faktor-faktor dalam perencanaan sabuk (Khurmi dan Gupta, 2002) :
2.5.1. Perbandingan kecepatan
Perbandingan antara kecepatan puli penggerak dengan puli pengikut ditulis dengan persamaan sebagai berikut. (Khurmi dan Gupta, 2002) :
... (2.8) dimana:
D2= Diameter puli pengikut (m) N1= Kecepatan puli penggerak (rpm)
Gambar 2.23 Tegangan dan sudut kontak pada sabuk
2.5.2. Perhitungan panjang sabuk
Perhitungan panjang sabuk ditulis dengan persamaan sebagai berikut (Khurmi dan Gupta, 2002) :
L = ...(2.9)
dimana:
L = Panjang sabuk ( m ) x = Jarak sumbu poros ( m )
= Jari-jari puli penggerak ( m ) = Jari-jari puli pengikut ( m ) 2.5.3. Sudut singgung sabuk dan puli
Perhitungan sudut singgung sabuk dan puli ditulis dengan persamaan sebagai berikut (Khurmi dan Gupta, 2002) :
...(2.10) dimana :
α = Sudut singgung sabuk dan puli ( ˚ ) = Diameter puli penggerak ( m ) = Diameter puli pengikut ( m ) 2.5.4. Sudut kontak puli
Perhitungan sudut kontak puli ditulis dengan persamaan sebagai berikut (Khurmi dan Gupta, 2002) :
q= ( 180 + 2.α ) π/180 ...(2.11) q= Sudut kontak puli ( ˚ )
2.5.5. Kecepatan keliling sabuk
Perhitungan kecepatan sabuk ditulis dengan persamaan sebagai berikut (Khurmi dan Gupta, 2002) :
( m/s )
...(2.12) dimana :
= Diameter puli ( m ) = Putaran motor ( rpm ) 2.5.6. Massa sabuk per meter
Perhitungan kecepatan sabuk ditulis dengan persamaan sebagai berikut (Khurmi dan Gupta, 2002) :
...(2.13) dimana :
m = Massa sabuk per meter (kg/m) a = Luas penampang sabuk (m²) L = Panjang sabuk (1 m)
ρ = Massa jenis sabuk (kg/m³) 2.5.7. Gaya sentrifugal
Perhitungan gaya sentrifugal ditulis dengan persamaan sebagai berikut (Khurmi dan Gupta, 2002) :
Tc = m . ( V )² ...(2.14) dimana :
Tc = Gaya sentrifugal (N) m = Massa sabuk ( kg/m )
V = Kecepatan keliling sabuk ( m/s )
2.5.8. Besarnya tegangan yang bekerja pada sabuk V
Perhitungan tegangan yang bekerja pada sabuk V ditulis dengan persamaan sebagai berikut (Khurmi dan Gupta, 2002) :
...(2.16) Dimana:
= Tegangan total sisi kencang (N) = Tegangan total sisi kendor (N) π = Koefisien geser antara sabuk dan puli θ = Sudut kontak puli (rad)
β = Sudut alur puli/sabuk (°)
2.5.9. Daya yang ditransmisikan oleh sabuk
Perhitungan daya yang ditransmisikan oleh sabuk V ditulis dengan persamaan sebagai berikut (Khurmi dan Gupta, 2002) :
...(2.17) Dimana :
P = Daya yang ditransmisikan oleh sabuk (Watt) = Tegangan total sisi kencang (N)
= Tegangan total sisi kendor (N) V = Kecepatan keliling sabuk ( m/s ) 2.6. Proses Pengelasan
Dalam proses pengelasan rangka, jenis las yang digunakan adalah las listrik DC dengan pertimbangan akan mendapatkan sambungan las yang kuat. Pada dasarnya instalasi pengelasan busur logam terdiri dari bagian– bagian penting sebagai berikut (Kenyon, 1985):
1. Sumber daya, yang bisa berupa arus bolak balik (ac) atau arus
searah (dc).
2. Kabel timbel las dan pemegang elektroda.
3. Kabel balik las (bukan timbel hubungan ke tanah) dan
penjepit.
4. Hubungan ke tanah.
1. Menyediakan suatu perisai yang melindungi gas sekeliling busur api dan logam cair.
2. Membuat busur api stabil dan mudah dikontrol.
3. Mengisi kembali setiap kekurangan yang disebabkan
oksidasi elemen–elemen tertentu dari genangan las selama pengelasan dan menjamin las mempunyai sifat–sifat mekanis yang memuaskan.
4. Menyediakan suatu terak pelindung yang juga
menurunkan kecepatan pendinginan logam las dan dengan demikian menurunkan kerapuhan akibat pendinginan.
5. Membantu mengontrol (bersama-sama dengan arus
las) ukuran dan frekuensi tetesan logam cair.
6. Memungkinkan dipergunakannya posisi yang berbeda.
Dalam las listrik, panas yang akan digunakan untuk mencairkan logam diperoleh dari busur listrik yang timbul antara benda kerja yang dilas dan kawat logam yang disebut elektroda. Elektroda ini terpasang pada pegangan atau holder las dan didekatkan pada benda kerja hingga busur listrik terjadi. Karena busur listrik itu, maka timbul panas dengan temperatur maksimal 6000oC yang dapat mencairkan logam (Kenyon, 1985).
2.6.1. Sambungan las
Ada beberapa jenis sambungan las, yaitu: 1. Butt joint
Yaitu dimana kedua benda kerja yang dilas berada pada bidang yang sama.
Gambar 2.24 Sambungan las butt joint
2. Lapjoint
Yaitu dimana kedua benda kerja yang dilas berada pada bidang yang pararel.
Gambar 2.25 Sambungan las lap joint
3. Edgejoint
Yaitu dimana kedua benda kerja yang dilas berada pada bidang paparel, tetapi sambungan las dilakukan pada ujungnya.
Gambar 2.26 Sambungan las edge joint
Yaitu dimana kedua benda kerja yang dilas tegak lurus satu sama lain.
Gambar 2.27 Sambungan las T- joint
2.6.2. Memilih besarnya arus
Besarnya arus listrik untuk pengelasan tergantung pada diameter elektroda dan jenis elektroda. Tipe atau jenis elektroda tersebut misalnya: E 6010, huruf E tersebut singkatan dari elektroda, 60 menyatakan kekuatan tarik terendah setelah dilaskan adalah 60.000 psi, angka 1 menyatakan posisi pengelasan segala posisi dan angka 0 untuk pengelasan datar dan horisontal. Angka keempat adalah menyatakan jenis selaput elektroda dan jenis arus (Kenyon, 1985).
Besar arus listrik harus sesuai dengan elektroda, bila arus listrik terlalu kecil, maka:
1. Pengelasan sukar dilaksanakan.
3. Panas yang terjadi tidak cukup untuk melelehkan elektroda dan benda kerja.
4. Hasil pengelasan atau rigi-rigi las tidak rata dan penetrasi kurang dalam.
Apabila arus terlalu besar maka: 1. Elektroda mencair terlalu cepat.
2. Hasil pengelasan atau rigi-rigi las menjadi lebih besar permukaannya dan penetrasi terlalu dalam.
2.6.3. Rumus yang digunakan dalam perhitungan las
1. Menentukan luas penampang las. (Khurmi dan Gupta, 2002) ...(2.19) 2...Teg
angan geser las. (Khurmi dan Gupta, 2002)
...(2.20) 3...Mo
men lentur las. (Khurmi dan Gupta, 2002)
...(2.21)
4...Sect ion modulus. (Khurmi dan Gupta, 2002)
...(2.22) 5...Teg
angan lentur. (Khurmi dan Gupta, 2002)
...(2.23) 6...Teg
angan geser maksimal. (Khurmi dan Gupta, 2002)
...(2.24) Dimana: A : luas pengelasan (mm2)
τ
: tegangan geser (N/mm2) Z : Section modulus (mm3) P : beban (N) : tegangan lentur (N/mm2) s : lebar rigi las (mm) t : tebal rigi las (mm)b : lebar rongga hollow (mm) l : lebar luar hollow (mm) e : jarak las dengan beban (mm) 2.7. Pemilihan Mur dan Baut
Pemilihan mur dan baut merupakan pengikat yang sangat penting. Untuk mencegah kecelakaan, atau kerusakan pada mesin, pemilihan baut
dan mur sebagai alat pengikat harus dilakukan secara teliti dan direncanakan dengan matang di lapangan.
Rumus yang digunakan dalam perhitungan mur dan baut
1. Beban tiap baut searah vektor pembebanan. (Khurmi dan Gupta, 2002)
...(2.25) Beban tiap baut searah vektor pembebanan (N)
= Beban utama (N) n = Jumlah baut
2. Beban tiap baut yang tegak lurus terhadap pusat gravitasi. (Khurmi dan Gupta, 2002)
...(2.26) Beban tiap baut yang tegak lurus terhadap pusat gravitasi (N) e = Jarak antara pusat gravitasi dan beban utama (mm)
l = Jarak antara pusat gravitasi dan sumbu baut (mm) 3. Tegangan geser tiap baut. (Khurmi dan Gupta, 2002)
...(2.27) Tegangan geser (N/mm²)
θ = Sudut terkecil antara Ws1 dan Ws2 ( ° )
4. Tegangan geser akibat beban. (Khurmi dan Gupta, 2002)
dc = diameter inti baut (mm)
τ = Tegangan geser akibat beban (N/mm2 ) 2.8 Proses Pemesinan
2.8.1. Mesin frais
Mesin frais merupakan alat pemotong logam yang fungsi utamanya adalah untuk melakukan pemakanan pada permukaan benda kerja. Pada aplikasinya mesin frais bisa digunakan untuk melubangi benda kerja, membuat alur, dan membuat roda gigi.
Gambar 2.28 Mesin frais
Berikut beberapa rumus yang digunakan untuk mencari lama waktu pemesinan pada mesin frais.
1. Kecepatan pemotongan. (Eko Marsyahyo, 2003)
...(2.28) V = kecepatan potong (m/menit)
N = kecepatan putar spindle (rpm)
2...Pe makanan. (Eko Marsyahyo, 2003)
...(2.29)
f = pemakanan (m/menit)
ft = Pemakanan per gigi (mm)
n = Jumlah gigi pada pisau potong
3. Pendekatan jarak mata pisau dengan sisi benda kerja. (Eko Marsyahyo, 2003)
...(2.30) A = Pendekatan jarak mata pisau dengan sisi benda kerja (mm) d = Tebal benda kerja yang terpotong (mm)
BAB IV
PROSES PRODUKSI
4.1. Langkah Pengerjaan 4.1.1. Membuat rangka
1. Memotong bahan
Bahan yang digunakan adalah : Besi hollow 30 x 60 x 2 bahan ST-37
Gambar 4.1 Konstruksi rangka a. Untuk kaki meja:
Memotong besi hollow 3 x 6 x 0,2 cm sepanjang 75 cm sebanyak 4 buah.
b. Untuk penyangga papan kayu:
1) Memotong besi hollow 3 x 6 x 0,2 cm sepanjang 100 cm,
untuk rangka panjang sebanyak 4 buah.
2) Memotong besi hollow 3 x 6 x 0,2 cm sepanjang 50 cm, untuk rangka pendek sebanyak 7 buah.
c. Untuk landasan tabung :
1) Memotong besi hollow 3 x 6 x 0,2 cm sepanjang 50 cm sebanyak 2 buah.
2) Memotong besi 9 x 0,4 cm sepanjang 43 cm sebanyak 2 buah.
d. Untuk landasan motor dan kompresor :
1) Memotong besi kanal U 5 x 3,5 x 0,3 cm sepanjang 71 cm
sebanyak 2 buah.
2) Memotong besi kanal U 5 x 3,5 x 0,3 cm sepanjang 25 cm
sebanyak 2 buah.
e. Untuk penahan kekencangan sabuk:
Memotong besi ulir diameter 1,5 cm sepanjang 41 cm sebanyak 1 buah.
2. Proses pengelasan
a. Mengelas kaki meja dengan rangka pendek atas dan bawah sebanyak 4 kali.
b. Mengelas kaki meja dengan rangka panjang atas dan bawah sebanyak 4 kali.
c. Mengelas penguat atas meja 1 buah sebanyak 2 kali. d. Mengelas landasan tabung 2 buah sebanyak 4 kali.
3. Proses pengecatan
Langkah pengerjaan dalam proses pengecatan yaitu :
a. Membersihkan seluruh permukaan benda dengan amplas dan air
untuk menghilangkan korosi.
b. Pengamplasan dilakukan beberapa kali sampai permukaan
benda luar dan dalam benar-benar bersih dari korosi. c. Memberikan cat dasar ke seluruh bagian yang akan dicat.
d. Mengamplas kembali permukaan yang telah diberi cat dasar sampai benar-benar halus dan rata.
e. Melakukan pengecatan warna.
4.1.2. Proses perakitan
Perakitan merupakan tahap terakhir dalam proses perancangan dan pembuatan suatu mesin atau alat, dimana suatu cara atau tindakan untuk menempatkan dan memasang bagian-bagian dari suatu mesin yang digabung dari satu kesatuan menurut pasangannya, sehingga akan menjadi perakitan mesin yang siap digunakan sesuai dengan fungsi yang direncanakan.
Sebelum melakukan perakitan hendaknya memperhatikan beberapa hal sebagai berikut :
1. Komponen-komponen yang akan dirakit, telah selesai
2. Komponen-komponen standart siap pakai ataupun dipasangkan.
3. Mengetahui jumlah yang akan dirakit dan mengetahui cara pemasangannya.
4. Mengetahui tempat dan urutan pemasangan dari masing-masing
komponen yang tersedia.
5. Menyiapkan semua alat-alat bantu untuk proses perakitan.
Komponen- komponen dari mesin ini adalah : 1. Rangka (meja) 2. Kompresor 3. Motor listrik 4. Tabung 5. Puli 6. Sabuk 7. Selang penambah 8. Kabel
9. Amper meter dan voltmeter 10. Presseur gage
11. Mur dan baut
12. Bantalan (besi profil - U)
1. Menyiapkan rangka (meja) yang telah dilas sesuai desain. 2. Memasang tabung pada dudukan.
3. Memasang kayu.
4. Memasang besi profil-U sebagai dudukan motor dan kompresor.
5. Memasang motor dan kompresor pada dudukannya.
6. Memasang pengunci (mur-baut) pada tabung, motor, dan
kompresor.
7. Memasang selang penambah dari kompresor ke tabung.
8. Memasang selang penambah dari tabung ke pressure gauge.
9. Merakit kelistrikan.
Gambar 4.2 Skema rangkain listrik
No Nama Barang Jumlah Harga Satuan
Jumlah Harga
1 Rangka (besi hollow) 2 lonjor 72.000 144.000
2 Plat 1mm ½ lembar 60.000 30.000
3 Kompresor + tabung
(shark ) 1 buah 3.450.000 3.450.000
4 Besi profil - U 1 lonjor 60.000
5 Poros berulir 1 lonjor 23.000
6 Lampu pilot (687) 2 buah 2.000 4.000
7 Baut tanam 6.000
8 Kancing pintu 4 buah 1.000 4.000
9 Saklar cam starter 1 buah 16.500 16.500
10 Kabel NYY-HY 2 meter 4.850 9.700
11 A meter 1 buah 35.000 35.000
12 V meter 1 buah 35.000 35.000
13 Kabel kecil 2 meter 2.000 4.000
14 Double napple 5 buah 5.000 25.000
15 Knee kuningan 3 buah 9.000 27.000
16 Napple coupling 2 buah 5.000 10.000
17 Klem 2 buah 1.250 2.500
18 Napple selang 2 buah 7.500 15.000
19 Knee kuningan 2 buah 10.000 20.000
20 Double napple 1 buah 5.000 5.000
22 Plat alumunium 25 cm 40.000 10.000
23 Selang karet + fitting 70 cm 112.500
24 Pipa tembaga ¼” 70 cm 24.500
25 Dc fix 30 cm 15.000
26 Menekuk plat 62.500
27 Cat orange ¼ kg 10.000
28 Cross Tembaga ¼” 1 buah 12.500 12.500
29 Sealtip 1 buah 1.500 1.500
30 Baut M 9x60 10 buah 650 6.500
31 Baut M 9x30 + mur FN M 8 10 buah 1700 17.000
32 Poros Berulir 5/8 + mur 5/8 1 buah 23.000 23.000
33 Cat Orange ¼ lt 10.000 10.000
34 Ball Bearing NIS UCP 204 1 buah 26.000 26.000
35 Plamir Kayu 1 kg 19.000 19.000
36 Baut M 9x120 + plat ring 8 buah 10.400
37 Baut M 11 + O ring 4 buah 12.000
38 Double Nipple 2 buah 5.000 10.000
39 Pipa Tembaga ½” 1 meter 32.500
Jumlah 4.349.100
Tabel 4.1 Daftar harga komponen alat 3.3. Waktu Pemesinan
Jumlah alur yang dibuat = 8 buah Bahan profil-U ST 37
Diameter pisau potong (D) = 10 mm Kecepatan spindle (N) = 310 rpm
Tebal benda kerja yang terpotong (d) = 3 mm Panjang benda kerja (L) = 75 mm
Jumlah gigi pada pisau potong (n) = 4
Pemakanan per gigi (ft) = 0,25 mm (lampiran 8)
1. Kecepatan pemotongan
2. Pemakanan
Menghitung pendekatan jarak mata pisau dengan sisi benda kerja (A).
Waktu permesinan:
3.3.2. Pembuatan alur pada landasan bawah Jumlah alur yang dibuat = 4 buah Bahan profil-U ST 37
Diameter pisau potong (D) = 10 mm Kecepatan spindle (N) = 310 rpm
Tebal benda kerja yang terpotong (d) = 3 mm Panjang benda kerja (L) = 85 mm
Jumlah gigi pada pisau potong (n) = 4 Pemakanan per gigi (ft) = 0,25 mm
1. Kecepatan pemotongan
2. Pemakanan
3. Waktu pemesinan
Menghitung pendekatan jarak mata pisau dengan sisi benda kerja (A).
Waktu total yang digunkan untuk membuat alur
BAB V PENUTUP
5.1. Kesimpulan
Setelah menyelesaikan proyek akhir dengan judul “Alat Praktikum Perawatan Kompresor Torak Ganda” dapat disimpulkan:
1. Kompresor digerakkan dengan menggunakan motor listrik.
2. Daya yang digunakan pada motor listrik adalah 1HP (746Watt), 220Volt, dan putaran motor 1450 rpm.
3. Menggunakan V-belt untuk meneruskan daya dan putaran dari motor ke kompresor.
4. Biaya total untuk pembuatan Alat Praktikum Perawatan Kompresor Torak Ganda ini sebesar Rp 4.349.100,-
5.2. Saran
Agar alat praktikum perawatan kompresor torak ganda lebih mudah dalam perawatan maka disarankan:
1. Membaca dan memahami modul sebagai prosedur dasar melakuka
perawatan kompresor torak ganda.
2. Gunakan alat yang sesuai untuk membongkar dan memasang komponen
pada kompresor torak ganda.
3. Periksa ulang kebenaran letak komponen dan instalasi sebelum kompresor dinyalakan
DAFTAR PUSTAKA
Kenyon, W dan Ginting, D. 1985. Dasar-dasar Pengelasan, Jakarta:Erlangga Khurmi, R.S dan Ghupta, J.K. 2002. A Text Book Of Machine Design, Ram
Nagar-New Delhi:S. C Had & Company LTD
Marshyahyo, E. 2003. Mesin Perkakas Pemotong Logam, Malang:Bayumedia Publishing
Nieman, G. 1999. Elemen Mesin Jilid 1, Jakarta: Erlangga
Sularso dan Tahara, H. 1983. Pompa Dan Kompresor, Pemilihan, Pemakaian, Dan Pemeliharaan, Jakarta: PT. Pradnya Paramitha
Wiryosumarto, H dan Okumura, T. 2000. Teknologi Pengelasan Logam,
